TW201546584A - 機器功能管理系統以及機器功能管理方法 - Google Patents

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Abstract

機器功能管理系統(100)包括1個主單元(110)及2個以上的功能擴張單元(120)。表示功能擴張單元(120)之種別為複數種別中的哪一者的種別資訊被記憶在功能擴張單元(120)的記憶裝置中。對應於這些複數種別中每一者的個別之電路資料被事先儲存在主單元(110)的非揮發記憶體中。繼之，從主單元(110)的非揮發記憶體讀取對應於種別資訊所表示之種別的電路資料，所讀取的電路資料則被下載到功能擴張單元(120)的FPGA。

Description

機器功能管理系統以及機器功能管理方法
本發明係關於機器功能管理系統以及機器功能管理方法。
已有一種技術，其透過網路從外部裝置接收電路配置資料，並使用已接收的電路配置資料執行現場可編程輯閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)的組態設定(例如，參見專利文獻1~3)。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2006-262227號公報
專利文獻2：日本特開2001-306343號公報
專利文獻3：日本特開平9-218781號公報
在控制產業用機器(例如工作機械)的系統中，對應於其用途而被要求要有多樣的功能。因此，由1台泛用的計算機(以下稱之為「主單元」)、及具有對應於用途的功能之複數台計算機(以下稱之為「功能擴張單元」)構成系統。
功能擴張單元具有透過檢測器或馬達等而輸出或 輸入各種資料(表示開關的開啟/關閉(ON/OFF)的資料、表示機械要素位置、回轉數的資料、表示用於製造程序中的物質溫度、壓力、流量的資料)的功能。
主單元，具有後述功能：藉由執行程式，按照預定的步驟，對功能擴張單元指示各種資料的輸入輸出。
功能擴張單元的功能係藉由容易進行設計修正、及功能追加的FPGA而實現。當功能擴張單元起動時，電路資料被下載至功能擴張單元中內建的FPGA，並將所欲之功能賦予FPGA。
有時在2個以上的功能擴張單元中必須要有相同的功能。例如，在大量生產複數種別(例如，型)的製品之設備，複數台的工作機械用於各製品種別。當1個功能擴張單元連接於1台的工作機械時，功能擴張單元所必須的功能，係依據該功能擴張單元連接於用於哪一種別的製品之製造的工作機械而定。亦即，若有連接於用在相同種別之製品的製造之工作機械的2個以上的功能擴張單元(以下，將此類功能擴張單元設想為「功能擴張單元的種別」相同的功能擴張單元)時，這些功能擴張單元中必須要有相同的功能。
在習知技術中，並未考慮功能擴張單元的種別。因此，產生無法有效管理下載到FPGA之電路資料的課題。
本發明目的為有效率地管理下載到例如可程式邏輯裝置(programmable logic device：PLD)的電路資料。
本發明一態樣的機器功能管理系統，其包括： 功能單元，其具有：可程式邏輯裝置；下載裝置，其將用以構成該可程式邏輯裝置之內部電路的電路資料下載至該可程式邏輯裝置；及記憶裝置，其記憶種別資訊，該種別資訊係表示功能單元本身的種別為複數種別中的哪一者；以及管理單元，其具有：非揮發記憶體，事先儲存對應於該複數種別的個別的電路資料；及處理器，從該功能單元接收記憶在該記憶裝置的種別資訊，從該非揮發記憶體讀取對應於由已接收的種別資訊所表示的種別之電路資料，將已讀取的電路資料傳送至該功能單元再使其從該下載裝置下載至該可程式邏輯裝置。
在本發明中，在功能單元的記憶裝置中記憶種別資訊，該種別資訊係表示功能單元的種別為複數種別中的哪一者。對應於這些複數種別中每一者的個別的電路資料則被事先儲存在管理單元的非揮發記憶體中。繼之，從管理單元的非揮發記憶體讀取對應於種別資訊所表示之種別的電路資料，並將已讀取的電路資料下載到功能單元的可程式邏輯裝置。因此，依據本發明，可以有効率地管理電路資料。
100‧‧‧功能管理系統
110‧‧‧主單元
111‧‧‧非揮發記憶體
112‧‧‧CPU
113‧‧‧通信裝置
120‧‧‧功能擴張單元
121‧‧‧FPGA
122‧‧‧下載裝置
123‧‧‧暫存器
124‧‧‧記憶裝置
125‧‧‧通信裝置
130‧‧‧資料傳送路
140‧‧‧殼體
150‧‧‧外部機器
201‧‧‧電路資料
202‧‧‧位址表格
203‧‧‧程式
301‧‧‧種別資訊
第1圖為顯示實施形態1的功能管理系統之構成的方塊圖。
第2圖為顯示實施形態1的功能管理系統之功能擴張單元(功能單元之例)的構成的方塊圖。
第3圖為顯示實施形態1的功能管理系統的主單元(管理單 元之例)之構成的方塊圖。
第4圖為顯示實施形態1的功能管理系統的位址表格之構成的表。
第5圖為顯示實施形態1的功能管理系統之主單元的動作例的流程圖。
第6圖為顯示實施形態1的功能管理系統之功能擴張單元的動作例之流程圖。
以下，使用圖式說明本發明的實施形態。
實施形態1
第1圖為顯示實施形態1的功能管理系統100之構成的方塊圖。
功能管理系統100包括1個主單元110、及2個以上的功能擴張單元120。主單元110為管理單元之例。功能擴張單元120為功能單元之例。主單元110及功能擴張單元120的內部構成則如後述。
主單元110和功能擴張單元120係透過資料傳送路130而彼此連結。
功能管理系統100更包括殼體140。殼體140收納主單元110。另外，殼體140以可自由裝卸的方式收納各個功能擴張單元120。殼體140具有例如安裝了資料傳送路130的電路基板(backplane)。
各個功能擴張單元120連結於1台或複數台的外部機器150。外部機器150為例如產業用機器。
再者，功能管理系統100具有2個以上的主單元110亦可。功能管理系統100只有1個功能擴張單元120亦可。殼體140以可自由裝卸的方式收納主單元110亦可。主單元110和功能擴張單元120也可以不收納於同一個殼體140，而收納於個別的殼體。透過資料傳送路130所進行的通信，可以使用任意的通信協定。
第2圖為顯示功能擴張單元120的構成的方塊圖。
在第2圖中，功能擴張單元120包括：FPGA121、下載裝置122、暫存器123、記憶裝置124、及通信裝置125。
FPGA121為PLD(可程式邏輯裝置)之例。FPGA121與外部機器150連結，藉由內部電路之動作控制外部機器150。亦即、FPGA121依據內部電路之動作，發揮對應於用途的功能。
下載裝置122，將用以構成FPGA121之內部電路的電路資料201下載到FPGA121。下載裝置122係由例如微電腦安裝。
暫存器123為用以暫時儲存從主單元110傳送來的電路資料201之記憶體。暫存器123為例如RAM(隨機存取記憶體)等的揮發記憶體。另外，暫存器123也可以為非揮發記憶體。
記憶裝置124係儲存種別資訊301，表示功能擴張單元120之種別為複數種別1~n(n為大於1的任意整數)中的哪一者。記憶裝置124為例如ROM(唯讀記憶體)或快閃記憶體等的非揮發記憶體。再者，功能擴張單元120之種別係依後述方式加以區分，例如：連接於FPGA121的外部機器150所製造的製品之型或批次、該外部機器150所使用的製造程序、或者上述 之組合。
通信裝置125透過資料傳送路130與主單元110進行通訊。例如，通信裝置125從主單元110接收電路資料201，將已接收的電路資料201傳遞至暫存器123。另外，通信裝置125從記憶裝置124取得種別資訊301，並將已取得的種別資訊301傳送至主單元110。
第3圖為顯示主單元110之構成的方塊圖。
在第3圖中，主單元110包括：非揮發記憶體111、CPU112(中央處理單元)、及通信裝置113。
非揮發記憶體111事先儲存對應於前述之複數種別1~n中的每一者的個別電路資料201(亦即電路資料1~n)。另外，非揮發記憶體111儲存後述的位址表格202、及程式203。非揮發記憶體111為例如快閃記憶體或硬碟。另外，主單元110也可以將位址表格202或程式203存放在有別於非揮發記憶體111的其他記憶體。
CPU112為處理器之例。CPU112透過通信裝置113，從功能擴張單元120接收記憶在功能擴張單元120之記憶裝置124的種別資訊301。CPU112，從非揮發記憶體111讀取對應於已接收之種別資訊301所表示之種別的電路資料201。CPU112，透過通信裝置113，將已讀取的電路資料201傳送到功能擴張單元120，並將其從功能擴張單元120下載裝置122下載到功能擴張單元120的FPGA121。當電路資料201下載到所有的功能擴張單元120之FPGA121後，CPU112從非揮發記憶體111讀取程式203。CPU112藉由執行已讀取的程式203，按照預 設的程序，對功能擴張單元120指示各種資料的輸入輸出。
通信裝置113，透過資料傳送路130與功能擴張單元120進行通訊。例如，通信裝置113從功能擴張單元120接收種別資訊301，並將已接收的種別資訊301傳遞至CPU112。另外，通信裝置113，從CPU112接收電路資料201，並將已接收的電路資料201傳送至功能擴張單元120。
第4圖為顯示位址表格202之構成的表。
在第4圖中，位址表格202，為定義複數種別1~n、和主單元110非揮發記憶體111中電路資料1~n的儲存位址的對應關係之表格。主單元110的CPU112，從該位址表格202中，擷取對應於從功能擴張單元120接收之種別資訊301所表示的種別之位址。CPU112，讀取儲存在所擷取之位址的電路資料201。CPU112，將已讀取的電路資料201傳送至功能擴張單元120，藉此控制功能擴張單元120，使得將該電路資料201從功能擴張單元120的下載裝置122下載到功能擴張單元120的FPGA121。
以下，針對功能管理系統100的動作(本實施形態之功能管理方法)進行說明。
第5圖為顯示主單元110的動作例的流程圖。
功能管理系統100起動之後，主單元110即從S11開始動作。
在S11中，CPU112確認是否所有的功能擴張單元120的FPGA121都處於下載完成狀態。所謂的下載完成狀態，係為電路資料201已完全下載到FPGA121的狀態。所謂的下載 未完成狀態，係為電路資料201部分下載到FPGA121的狀態，或者為電路資料201完全沒有下載到FPGA121的狀態。FPGA121是否處於下載完成狀態，可以藉由參照例如FPGA121中內建的特定登錄檔的值來加以確認。在至少有1個功能擴張單元120的FPGA121處於下載未完成狀態時，程序進行S12。在所有的功能擴張單元120的FPGA121都處於下載完成狀態時，程序進行S19。
在S12中，CPU112選擇具有下載未完成狀態FPGA121的1個功能擴張單元120。
在S13中，CPU112，從S12中選擇功能擴張單元120的記憶裝置124中讀取其種別資訊301。
在S14中，CPU112對應於在S13中所讀取的種別資訊301，選擇非揮發記憶體111上的電路資料201。具體言之，CPU112，從第4圖所示之位址表格202中，擷取對應於S13中所讀取之種別資訊301所表示的種別之位址。藉此，實際上選擇了非揮發記憶體111上的電路資料201。
在S15中，CPU112確認在S12中已選擇的功能擴張單元120的暫存器123中是否有空間。所謂暫存器123的空間，係為相當於最近的傳送資料之量的空間。例如，若CPU112分數次將電路資料201傳送至功能擴張單元120，則暫存器123的空間為，相當於該數次傳送中的每一次的傳送資料量的空間。另一方面，若CPU112一次傳送整個電路資料201，則暫存器123的空間為相當於電路資料201本身的資料量的空間。暫存器123是否有空間，可以參照例如暫存器123中內建的特定的登錄檔 的值來加以確認。暫存器123中沒有空間時，程序回到S15。暫存器123有空間時，程序進行S16。
在S16中，CPU112從非揮發記憶體111中讀取S14中所選擇的電路資料201。CPU112，將已讀取的電路資料201寫入功能擴張單元120的暫存器123。
在S17中，CPU112確認電路資料201的下載是否已完成。例如，若CPU112分數次將電路資料201傳送至功能擴張單元120，則CPU112確認該數次傳送的最後一次的資料傳送是否已完成。若最後一次的資料傳送還沒完成時，CPU112判斷為電路資料201的下載尚未完成。最後一次的資料傳送已完成時，CPU112判斷為電路資料201的下載已完成。另一方面，若CPU112一次傳送整個電路資料201，則CPU112僅單純確認資料傳送是否已完成。若資料傳送尚未完成，則CPU112判斷為電路資料201的下載尚未完成。若資料傳送已完成，則CPU112判斷為電路資料201的下載已完成。再者，CPU112也可以詢問功能擴張單元120的下載裝置122是否能正常接收電路資料201，並據其結果來判斷電路資料201的下載是否已完成。若電路資料201的下載尚未完成，則程序回到S15。若電路資料201的下載已完成，則程序進行S18。
如上述，在本實施形態中，若CPU112分數次將電路資料201傳送至功能擴張單元120(例如，將數百萬位元(megabit)的電路資料201以512位元為單位傳送)，則CPU112在數次傳送中的每一次傳送中，都先確認功能擴張單元120的暫存器123是否有相當於傳送資料量的空間後，才開始資料傳 送。因此，能夠防止暫存器123的溢位(overflow)。
在S18中，CPU112指示功能擴張單元120的下載裝置122對S12中所選擇的功能擴張單元120之FPGA121輸出下載完成信號。繼之，程序回到S11。
在S19中，CPU112從非揮發記憶體111讀取程式203。CPU112執行所讀取之程式203。
第6圖為顯示功能擴張單元120的動作例之流程圖
功能管理系統100起動後，功能擴張單元120即從S21開始動作。
在S21中，下載裝置122確認電路資料201是否已儲存於暫存器123中。電路資料201是否已儲存於暫存器123中，可以藉由例如存取暫存器123並檢索電路資料201的標頭資訊(或元資訊)來加以確認。若已儲存了電路資料201，則程序進行S22。若尚未儲存電路資料201，則程序進行S23。
在S22中，下載裝置122從暫存器123讀取電路資料201。下載裝置122，將已讀取的電路資料201下載到FPGA121。繼之，程序回到S21。
在S23中，下載裝置122確認主單元110是否指示輸出下載完成信號。若尚未指示輸出下載完成信號，則程序回到S21。若已指示輸出下載完成信號，則程序進行S24。
在S24中，下載裝置122對FPGA121輸出下載完成信號。
在S25中，FPGA121，按照S24中已輸入的下載完成信號，從下載未完成狀態遷移至下載完成狀態。例如， FPGA121改寫前述的登錄檔之值，藉此從下載未完成狀態遷移到下載完成狀態。
如上述之說明，本實施形態功能管理系統100中，主單元110事先維持了對應於功能擴張單元120之種別的電路資料201。當系統起動時，主單示110轉送對應於各功能擴張單元120之種別的電路資料201。各功能擴張單元120，將主單元110所轉送的電路資料201從下載裝置122寫入FPGA121。
在本實施形態中，將功能擴張單元120的種別納入考慮。亦即，主單元110，並非針對各個功能擴張單元120維持其個別的電路資料201，而是針對相同種別的功能擴張單元120維持其共通的電路資料201。因此，能夠有效率地管理電路資料201。
另外，在本實施形態，由主單元110統一管理電路資料201，因此，不需要在各功能擴張單元120配置用以維持電路資料201的非揮發記憶體。因此，能夠減少非揮發記憶體所耗費的成本。
以上，雖已說明本發明實施形態，但部分實施上述實施形態亦可。例如，在上述實施形態的說明中說明為「部」之構件當中，可以僅採用其中任何一者，也可以採用其中數個構件的任意組合。再者，本發明並不限定於此實施形態，而可以因應需要而進行種種變更。
S11~S19‧‧‧為步驟

Claims (7)

  1. 一種機器功能管理系統，其包括：功能單元，其具有：可程式邏輯裝置；下載裝置，其將用以構成該可程式邏輯裝置之內部電路的電路資料下載至該可程式邏輯裝置；及記憶裝置，其記憶種別資訊，該種別資訊係表示功能單元本身的種別為複數種別中的哪一者；以及管理單元，其具有：非揮發記憶體，事先儲存對應於該複數種別的個別的電路資料；及處理器，從該功能單元接收記憶在該記憶裝置的種別資訊，從該非揮發記憶體讀取對應於由已接收的種別資訊所表示的種別之電路資料，將已讀取的電路資料傳送至該功能單元再將其從該下載裝置下載至該可程式邏輯裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之機器功能管理系統，其中：該管理單元，其維持定義該複數種別、及於該非揮發記憶體中儲存該個別的電路資料的位址之對應關係的表格；該管理單元的該處理器，從該表格中擷取出對應於已接收的種別資訊中所表示之種別的位址，並讀取儲存在擷取到的位址之電路資料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之機器功能管理系統，其中：該功能單元具有暫存器，其用以暫時儲存從該管理單元的該處理器傳送來的電路資料； 該管理單元的該處理器，將已讀取的電路資料分成數次傳送至該功能單元，在該數次傳送中的每一者，都先確認在該功能單元的該暫存器中有相當於傳送資料量的空間後，才開始資料傳送。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之機器功能管理系統，其更包括殼體，其收容該管理單元，並以可自由裝卸的方式收容2個以上的功能單元作為該功能單元。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之機器功能管理系統，其中該功能單元的該可程式邏輯裝置，連接於外部的產業用機器，依據該內部電路的動作控制該機器。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之機器功能管理系統，其中該功能單元具有現場可編程輯閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)以作為該可程式邏輯裝置。
  7. 一種機器功能管理方法，其包括：由功能單元傳送種別資訊，該種別資訊係表示該功能單元本身的種別為複數種別中的哪一者，其中該功能單元具有：可程式邏輯裝置；及下載裝置，其將用以構成該可程式邏輯裝置之電路資料下載至該可程式邏輯裝置：由管理單元接收從該功能單元傳送的種別資訊，其中該管理單元具有，事先儲存對應於該複數種別的個別的電路資料非揮發記憶體，由該管理單元從該非揮發記憶體讀取對應於由已接收的種別資訊所表示的種別之電路資料，將已讀取的電路資料傳 送至該功能單元；由該功能單元接收從該管理單元傳送的電路資料，並將已接收的電路資料從該下載裝置下載至該可程式邏輯裝置。
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